Die Erfindung geht aus von einer Ladebuchse für ein Elektrofahrzeug nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs 1.
Derartige Ladebuchsen werden in Elektrofahrzeugen eingesetzt. In die Ladebuchsen werden Ladesteckverbinder zum Laden der im Elektrofahrzeug befindlichen Batterien eingesteckt.
Die
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Derartige Ladebuchsen müssen bei verschiedenen Umweltbedingungen einsatzfähig sein. Ein Laden des Elektrofahrzeugs im Freien muss genauso sicher sein wie das Laden in geschützten Umgebungen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine zuverlässige Ladebuchse für ein Elektrofahrzeug bereitzustellen.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung angegeben.
Die erfindungsgemäße Ladebuchse ist für ein Elektrofahrzeug, insbesondere für einen PKW vorgesehen. Die Ladebuchse weist zumindest zwei elektrische Energieleitungen auf. Die Energieleitungen bestehen jeweils aus einer zentralen metallischen Leitung, über die hohe Ladeströme übertragen werden können. Die metallische Leitung weist in der Regel einen großen Querschnitt auf.
Die Ladebuchse weist ebenfalls zumindest zwei Signalleitungen zur Übertragung von Steuersignalen während des Ladevorgangs auf. Hierdurch kann der Ladevorgang an verschiedene Ladesituationen angepasst werden. Insbesondere wird hier zwischen einem Schnellladevorgang bei entsprechender hoher Energiezufuhr pro Zeiteinheit und einem Ladevorgang in einem normalen Hausnetz unterschieden.
Die Ladebuchse weist ein Gehäuse und einen damit verbundenen Kontaktträger auf. Das Gehäuse ragt in der Regel ins Innere eines Elektrofahrzeugs und schützt so die Komponenten der Ladebuchse. Der Kontaktträger bildet den, am Elektrofahrzeug außen sichtbaren, Steckbereich für einen Ladesteckverbinder aus.
Vorzugsweise ist zwischen dem Gehäuse und dem Kontaktträger eine Dichtung angeordnet. Hierdurch wird die Mediendichtigkeit der Ladebuchse verbessert.
Die Signalleitungen sind in zwei voneinander beabstandeten und parallel zueinander ausgerichteten Kabelmanagern angeordnet. Die Kabelmanager weisen jeweils durchgehende Öffnungen auf, in denen die Signalleitungen jeweils eingeführt sind. Die Signalleitungen sind zwischen den Kabelmanagern mit einer Umspritzung versehen. Hierdurch wird insbesondere eine besonders genaue und verdrehsichere Positionierung der Signalleitungen in der Ladebuchse gewährleistet. Außerdem wird hierdurch die Zugfestigkeit der Signalleitungen erhöht.
Vorzugsweise ist auf der Umspritzung ein Dichtring angeordnet. Hierdurch wird eine besonders hohe Mediendichtigkeit der Ladebuchse im Bereich der Signalleitungseinführung erreicht.
Vorzugsweise ist im Steckbereich des Kontaktträgers eine Öffnung mit einem angeformten Auslassstutzen zum Wasserablauf vorgesehen. Hierdurch kann beispielsweise Regenwasser ablaufen, welche während eines Ladevorgangs im Freien in die Ladebuchse eindringt. Gleichzeitig wird die Ladebuchse hierdurch winterfester. Eis, welches sich bei entsprechenden Außentemperaturen beispielsweise durch Schwitzwasser in der Ladebuchse bildet, kann sich durch den Wasserablauf ausdehnen, ohne Schaden anzurichten.
Die Ladebuchse weist Leistungskontaktelemente auf, die jeweils an einer Energieleitung angeschlossen sind. Vorteilhafterweise verfügt die Ladebuchse über zumindest einen Temperatursensor, der in der Nähe eines Leistungskontaktelements angeordnet ist. Die Daten des Temperatursensors können zur Steuerung des Ladevorgangs genutzt werden.
An den Signalleitungen der Ladebuchse sind Signalkontaktelemente angeschlossen. In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Leistungskontaktelemente und die Signalkontaktelemente über Rastmittel im Kontaktträger fixiert. Dadurch wird eine einfache Konfektionierung der Ladebuchse ermöglicht.
Auf der zentralen metallischen Leitung ist eine umlaufende erste Isolierung aufgebracht, die aus einem nichtleitenden Kunststoff (Kunststoffmantel) gebildet ist. Auf der ersten Isolierung ist ein metallisches Schirmgeflecht angeordnet. Das Schirmgeflecht dient zur elektromagnetischen Abschirmung der jeweiligen Energieleitung. Auf dem Schirmgeflecht ist eine umlaufende zweite Isolierung vorgesehen.
Die Ladebuchse weist eine metallische Kontaktbrille auf, die mit den (beiden) Schirmgeflechten der zumindest zwei Energieleitungen elektrisch leitend verbunden ist. Die Kontaktbrille weist zwei kreisrunde Anschlussbereiche auf, in denen die Energieleitungen verlaufen. Die Anschlussbereiche sind über einen spitz verlaufenden Steg verbunden.
Die Ladebuchse weist einen Anschraubdom auf, der mit der Kontaktbrille elektrisch leitend verbunden ist. Diese Verbindung findet an dem oben beschriebenen Steg statt. An dem Anschraubdom ist ein elektrischer Schirmleiter anschließbar, welcher zur Schirmanbindung an die Karosserie des Elektrofahrzeugs elektrisch leitend anschließbar ist.
Vorzugsweise ist auf dem jeweiligen Schirmgeflecht der elektrischen Energieleitungen eine metallische Hülse elektrisch leitend befestigt ist. Hierzu wird in der Regel die Crimptechnik verwendet. Diese Verbindungstechnik ist einfach realisierbar und gleichzeitig zuverlässig.
Bevorzugterweise weist die Hülse eine umlaufende Nut auf, wobei in der umlaufenden Nut eine metallische Ringfeder angeordnet ist. Die elektrische Verbindung zwischen der Kontaktbrille und dem jeweiligen Schirmgeflecht der elektrischen Energieleitungen wird über die metallische Hülse und der darin angeordneten Ringfeder realisiert. Diese elektrische Kontaktierung hat sich als besonders zuverlässig erwiesen, weil hierdurch Toleranzen und mechanische Bewegungen der Kontaktelemente beim Steckvorgang ausgeglichen werden können.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Anschraubdom der Ladebuchse einen Ringkabelschuh zum Anschließen des Schirmleiters auf. Hierüber kann der Schirmleiter einfach und zuverlässig elektrisch leitend angeschlossen werden.
Vorteilhafterweise weist die Ladebuchse ein Gehäuse auf, welches die Kontaktbrille umfasst. Das Gehäuse besteht in der Regel aus Kunststoff. Die Kontaktbrille ist innerhalb des Gehäuses angeordnet. Durch das Gehäuse wird die Ladebuchse im eingebauten Zustand vor mechanischer Beschädigung und gegen ein Eindringen von Medien wie Wasser und Staub geschützt.
Bevorzugt wird das Gehäuse zweiteilig ausgeführt. Hierdurch wird die Konfektionierung der Ladebuchse erleichtert.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ragt der Ringkabelschuh des Anschraubdoms aus dem Gehäuse heraus. Hierdurch kann der Schirmleiter auch noch nach der Konfektionierung der Ladebuchse angeschlossen werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:
Die Figuren enthalten teilweise vereinfachte, schematische Darstellungen. Zum Teil werden für gleiche, aber gegebenenfalls nicht identische Elemente identische Bezugszeichen verwendet. Verschiedene Ansichten gleicher Elemente könnten unterschiedlich skaliert sein.
Die
Bei der Konfektionierung der Ladebuchse 1 werden die Energieleitungen 2 abisoliert bzw. vorbereitet, wie es in
Auf den jeweiligen Schirmgeflechten ist eine Hülse 8 mithilfe der Crimptechnik befestigt. Im hinteren Teil der Hülse 8 wird aus Stabilitätsgründen eine weitere Hülse 27 gecrimpt. Die Hülse 8 weist eine umlaufende Nut auf, in welcher eine Ringfeder 9 angeordnet ist. Auf die jeweilige Ringfeder 9 greift die jeweilige kreisrunde Ausnehmung der Kontaktbrille 7, wie in
Die Kontaktbrille 7 weist zwei kreisrunde Öffnungen auf, die die jeweiligen Energieleitungen 2 umfassen. Die kreisrunden Öffnungen sind über einen dreieckigen Steg 10 miteinander verbunden. Der Steg 10 weist eine Öffnung auf, in welcher ein Anschraubdom 11 angeordnet ist.
Der Anschraubdom 11 weist einen Ringkabelschuh 12 auf, über welchen ein elektrischer Schirmleiter (nicht gezeigt) anschließbar ist. Der Schirmleiter kann an die Karosserie des Elektrofahrzeugs angeschlossen und damit elektrisch leitend verbunden werden.
In den
Das Gehäuse 13 der Ladebuchse 1 ist zweiteilig ausgeführt. Die beiden Gehäuseteile werden über einen Rastmechanismus verbunden, der in
In
In der Nähe eines Leistungskontaktelements 21 ist ein Temperatursensor 26 angeordnet. Hierüber können Daten über den Ladevorgang gesammelt werden, welcher dann entsprechend über eine Steuereinheit in der Ladestation geregelt werden kann.
In
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